“五化”教學法在機械制造技術課程群教學中的應用

林勇傳

（廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 530004）

0 引言

21 世紀的國際競爭日益激烈，國家間的經濟、科技乃至綜合國力的競爭，實質上是智力與人才的競爭。國家在“十四五”規劃下，正在打造新興產業鏈，推動傳統制造工藝高端化、智能化、綠色化，發展高層次服務型制造。這迫切需要培養大批具有國際視野的面向實際生產工藝的創新人才，以響應國家戰略需求，使他們成為我國由“制造業大國”轉變為“制造業強國”目標實施的中堅力量。

當前我國引導本科高校轉型發展還處于初始階段，為適應產業結構優化升級、產教融合深化的需要，職業院校開展了一定程度的課程改革[1]，但因“產教融合”這一提法近年才興起，對本科層次研究成果較少，缺乏區域經濟結構調整和產業升級所需的高層次應用型創新人才培養機制。因此以企業人才需求為基礎對地方工科院校產教融合應用型人才培養體系的研究有助于延伸高等教育層級，能有效推動本科層次的創新人才培養，加快建立細致完善的機械工程先進制造工藝人才培養體系。

機械制造技術課程群是為機械專業開設的一系列專業基礎課程。開展面向機械制造技術課程群的產教融合研究是地方工科院校順應時代發展潮流，基于國家及地區經濟社會發展需求的必然選擇。為此國內知名高校紛紛開展先進制造領域課程內容和應用型創新引領人才培養模式的探索，如清華大學專門成立了機械工程人才培養實驗班，浙江大學開設有工程師研究院[4]，加大教學過程的產教融合力度，能夠有力地提升我國學生解決實際工程科學問題的能力。

廣西地區制造業要想實現對重大技術裝備制造和新材料等生產工藝的高端化、智能化和綠色化，需要企業產業鏈和學校創新鏈緊密對接，離不開產業界對高校人才培養的全面參與和支持。通過研究面向實際生產機械制造技術課程群的產教融合，可推動廣西大學本科及研究生層次的創新人才的培養實踐，促進區域制造產業升級，有效形成人才培養與區域經濟發展相互溝通、相互促進的良性循環，進而為推動廣西其他地方高校轉型、特色發展起到借鑒推廣作用。

為此，在國內外研究的基礎上，借鑒頂尖學校的經驗，從廣西地區特色制造工業領域出發，結合廣西大學發展要求，本研究積極探索“五化”教學法在機械教學中的應用，探索出面向實際機械制造技術課程群的產教深度融合新機制，形成學校企業合作的產教一體、良性互動、持續發展的局面，以廣西大學機械工程學院2022 級“機械工程創新培養班”的改革為試點，經過2 年的研究探索，逐步推廣到2023 年以后入學的機械工程學院的所有專業的本科生，其教學改革經驗可供其他工科類教學借鑒，最終目的是提升學生面對實際生產工藝的應用和創新能力。

1 機械制造技術課程群教學面臨的現實問題

廣西大學機械工程學院于2000 年開始開展多元化、多樣化、全程化創新人才培養模式的探索與實踐，獲得了1 個國家級特色專業，1 個國家級卓越工程師培養計劃試點專業，1 個國家級工程實踐教育中心，1個國家級虛擬仿真實驗教學中心，改革成效顯著。但院內面向機械制造技術課程群很大程度是通過上課、視頻、手冊、實習等傳統手段來培養人才，培養過程中企業參與度低，融合程度不夠、存在面向實際生產工藝的技術技能水平和創新能力不足等現實問題，與創新人才培養新要求還有較大的距離。

1.1 課程教學內容陳舊，缺乏前沿領域理論

首先，機械制造技術課程涉及制造技術，工藝技術等多個領域的相互融合，而現有的教材仍然是以理論學習為主導，教材內容很難調動學生學習的主動性和積極性。其次，生產工藝總是不斷吸收各種前沿技術而進化，而現有的機械制造技術課程體系內容過于陳舊，與時代嚴重脫節。再次，機械制造技術課程群涉及的內容大多需要和實際生產相聯系，學生在學習機械制造技術課程中由于缺乏試驗平臺，提出的許多問題和想法無法及時通過試驗驗證，導致對這門課的學習理解深度不夠。況且，現有教學中許多機械設備已經與時代落伍，例如教學中十分重要的數控機床設備，限于學校發展資金有限，很難及時更新換代，基于這些設備教學實際已與企業實際使用的設備脫節。可見現有大多數課程內容沒有進行專項專業內容建設，對于機械行業熱點技術的理解缺乏專業的解讀，這樣的課程教學理念與創新人才培養體系仍有一定差距。

1.2 教學模式及教學方法單一

創新能力是一個優秀工程技術人才的基本特征，由知識視野、創新意識、創新思維、創新技能和創新素質等要素相互作用而形成，其中，創新思維和創新技能是最為核心的兩個部分[2]。培養具備持續性創新創造能力的當前人才培養的改革目標。首先，傳統的教學模式始終是以教師為中心，在課堂上，老師講授課程內容，學生邊聽邊做筆記，這個過程中缺乏師生良性互動，課堂的活躍度不夠。這大大限制了學生的創造力和應用能力，學生雖然理解了書本內容，但是很難理解書本中理論帶來的實際生產意義。其次，機械制造技術課程群的工程實踐課仍缺乏一對一的實踐培訓，大多數老師仍然采用大班制開展教學，每個學生對于知識的消化能力有所區別，掌握情況也不同，這會導致學生的訴求得不到及時有效的解決。因此，在新工科背景下，機械制造技術課程群教學形式需要進行相應變革，滿足新時代人才培養的要求[3]。

1.3 校企融合實踐訓練不足，脫離實際生產

機械制造技術課程群實踐教學和理論教學同等重要，而現有教學體系雖然也涉及實踐教學，但往往僅停留在課本內容方面的驗證性實踐，缺乏和前沿工程技術應用方面結合的實踐。企業參與度也較低。多數企業參與學校人才培養的主要形式是提供實習條件，只有很少部分企業直接參與了高校人才培養和課程實踐環節的制定與實施。學生面對實際生產工藝的應用能力差，最終使得在當前的人才培養與企業實際要求相脫節。同時，缺乏有實踐知識、經驗和能力的師資。由于大量專業型技術人才涌入待遇較優厚的企業中，導致機械實踐教學環節需要的教師嚴重缺乏，現有機械教學體系中的老師很多缺乏實踐經驗且知識儲備陳舊，很難保證機械制造技術課程群的教學質量。

2 基于“五化”教學法的機械制造技術課程群教學

2.1 基本思想

所謂“五化”教學法就是針對國家戰略，結合廣西地區特色制造業發展需要，貼合學校發展定位，通過課程目標模塊化、課程體系系統化、工程實踐情境化、產教融合基地化、質量監控日常化五個方面來研究課程基于知識性問題、尋求意義的問題、尋求事物間關系的問題、評價性問題和尋求解決復雜制造工程問題等的教與學的模式改革。

（1）在課程組織中，以掌握生產工藝的基本理論與方法為主，引入機器學習、5G、大數據等先進輔助生產技術，形成多學科交叉融合的先進制造技術理論，培養學生解決制造生產工藝前沿領域的復雜科學問題的能力。構建機械制造技術的系統化課程體系。

（2）設定每個教學內容模塊為針對某一生產工藝領域的理論與職業素質內容的組合，更針對工程科研實踐項目運行需求。

（3）通過工程案例、視頻等多媒體方式再現實際制造工程工藝過程，使學生深刻認知制造工藝技術及流程，其次利用虛擬技術和校內工程實踐中心，構建工藝情景化下的實際實訓操作和實踐場景，使學生進一步熟悉多種工藝下先進制造技術的應用，最終在校外實習基地，根據實際制造工藝，讓學生融于在制造生產過程中，提升學生面向機械制造生產工藝技術的應用能力，形成認知、熟悉、應用的漸進式情景化工程實踐機制。

（4）采用課程學習和導師指導科學訓練的培養方式，利用學校企業產學研平臺，搭建面向實際生產工藝的情境化科學素養訓練平臺。通過成立學校、企業合作的雙導師指導團隊，參與到具體的情景化教學工作中，以學生為中心，在教師的引導下培養學生發現問題和解決問題的能力，以此來提升學生的實踐能力和實踐精神，提升學生面對實際生產工藝應用中的專業水平和能力。

（5）日常監控主要對課程教學實踐的過程、組織、紀律等日常工作和質量進行監控和評價。通過傳統集中監控和日常監控分別從宏觀和微觀兩方面對課程理論和實踐過程進行跟蹤、反饋與持續改進，形成常規教學秩序檢查監控制度，完善教學模式改革措施。

2.2 培養目標

根據現代工業體系制造方法和制造業的“新四基”要求，確定以培養解決實際生產工藝應用技術的研究、科技開發等領域的科學問題，從教學環境、教育資源、課程內容、教學方法、實踐環節等多方面對機械制造課程體系進行系列化特色建設。通過厚基礎，寬口徑，重科研素養訓練及創新能力等培養模式，使學生成為最終的受益者。在產教深度融合機制下，優化面向生產工藝的課程群內容體系，探索機械生產工藝領域應用創新人才培養方案。

在人才培養方案的布局中，重點突出學生綜合應用能力的提升以及養成終身學習的習慣。在機械生產工藝課本知識掌握方面，學生需要十分扎實的課本基礎知識，對于課本中涉及的材料、計算機等相關交叉學科的基本理論和應用技術，要充分調動學生對于新興技術的好奇心，充分發揮好學生自主調研學習的能力，能夠較深入的了解先進生產工藝的前沿發展現狀和趨勢。在分析問題方面，學生需要把課本中學習到的理論知識和解決實際工程應用問題結合到一起，對于實際生產工藝中出現的復雜工程問題，學生能夠養成主動查閱相關文獻的習慣，并且能夠對相關文獻進行歸集和分析，從而獲得有效結論和解決方案。在實踐能力方面，需要安排給學生一些項目和課題，讓學生掌握現代生產工藝流程和方法，具備完善制造生產工藝的能力，通過加入相關課題組，讓學生快速成長，讓學生在團隊中找到自己的角色，在團隊中鍛煉自己的表達能力、人際交往能力、組織管理能力。在學生對相關項目跟進的過程中，培養學生的社會責任感和工程職業道德，具有追求工藝創新的態度和意識，了解與機械制造工藝相關的職業和行業的生產、研究與開發、和綠色制造等方面的方針、政策和法津、法規，能正確認識機械制造工程對于客觀世界和社會的影響。

2.3 “五化”教學法中新穎的課程體系

（1）建設與時代發展相符的課程理念。在面向“五化”的機械制造技術專業課程開設中，針對廣西大學機械制造專業人才培養需求，相繼引入了計算機集成制造、智能制造技術、生產信息技術等課程，內容包含CAD、CAE 等機械制造中的數字化設計、機械行業先進技術、企業信息化管理等，除了必要的課本理論之外，還引入了世界制造工藝技術發展趨勢與前景，特別是與國家制造業發展戰略相關的先進制造技術，如智能制造導論，建設具有前沿視野的面向實際生產工藝的課程系統。

（2）彈性靈活的課程內容。在已有的課程理論內容基礎上，可由上課老師根據自身團隊課題研究方向，在適當增加課題研究相關課程內容，豐富學生對先進機械制造技術的科研認識，充分利用好相關校企合作資源，有針對性的引入與課程內容相關聯的實踐教學案例，將工藝技術真正的應用到教學中，在實踐教學環節中，應當以學生為主導，教師主要給予解答和指導，在此過程中培養學生發現問題和解決問題的能力，要充分發揮學生的主觀能動性，充分利用好機械測試設備，引導和培養學生的科研興趣和創新意識。

（3）國際視野的學習與交流。通過學院內部學生會組織，階段性地邀請前沿技術相關的一些專家和學者開展學術報告和講座，每年組織學生和教師與國內外著名高校進行交流，組織學生定期到相關企業學習和實踐。

（4）校企深入融合的實踐教學體系。構建以綜合性、應用性為主，結合計算機繪圖大賽、大學生創新創業項目等課外科技活動、競賽、專業技能認證等，既有基本技能訓練，又有開發創新的實踐教學體系。改變實踐教學以驗證性、演示性實驗為主的現狀，建立系列課程或課程群起點上的具有一定柔性、實驗實習一體的獨立實訓環節，建成基本技能、專業技能、工程創新與應用能力訓練相結合的實踐教學體系[5]。同時通過引入先進企業參與到具體的教學工作中，以實際工程問題或課題為目標，滿足培養學生的面向實際工程應用和創新能力的需要。

（5）建立全開放實驗教學模式。基于已有的國家工程實訓中心和虛擬仿真中心，采取相關實驗室改革措施，優化實驗室教學內容，加強理論教學與實踐教學之間的聯系，建立含生產工藝認知實踐和產品生產基礎工程訓練、生產工藝基礎實驗和生產工藝綜合設計、生產工藝工程綜合實踐與工程研發創新實踐的分層次、模塊化、課內和課外相結合、教學與研發相結合的、開放式的實驗教學體系。采用全開放式教學，通過簡單產品和機構的生產工藝設計與制造技術訓練等方式，鍛煉學生的動手能力和創新能力[6]。

（6）提高實驗教學比重，完善校企合作等多種教學模式。通過課程改革，設置了更多課時和學分的實踐教學，專門設置了創新訓練課程，使學生都能加入到優秀教師的科研項目中，并利用好校內實驗中心等教學平臺和校外實踐教學基地，提升學生的綜合應用能力。同時，為吸引先進的制造企業參與到校企合作中來，開設了面向工程應用等方面的校內選修課和行業精英教育等學術專題講座，讓企業的一線工程師擔任主講，推動其深入參與到高校的具體教學中來，促進課程理論內容與實際生產工藝技術深入融合。

2.4 “五化”教學法中適應新培養理念的師資隊伍

（1）樹立“以學生為中心的理念”。轉變傳統課堂師生角色位置，采用更加現代化的啟發式教學模式，從“以教師為中心”的“傳道、受業、解惑”逐步走向“以學生為中心”的“悟道、求業、生惑”的新境界[7]，激發學術志趣，授課教師需要提前做好課前準備工作，引導學生主動學習、主動實踐，鼓勵學生悟道、問道、尋道，啟發學生求是、求真、求業，此外，教師還應該提出一些課后問題留給學生，讓學生在此過程中產生更大的疑惑，以學習效果為導向，開展面向實際生產工藝問題的素養訓練，激發更大的激情，讓學生更好地成為自己，從而培養應用型創新引領人才。

（2）專兼結合的“雙師型”教師隊伍。加強應用型創新人才培養的師資隊伍建設，采取外引內培結合、專兼結合的辦法，制定切實可行的引進、培養、外聘措施，聘請包括對口支援高校、國內外知名高校的知名教授、知名制造企業的高級工程師擔任短期授課教師，建設一支由專任老師、國內外知名高校兼職教師及高級工程師組成的教學能力、科研和實踐能力兼備，能滿足應用型創新人才培養需要的“雙師型”教師隊伍。

2.5 “五化”教學法中校企產教融合訓練指導平臺的搭建

（1）平臺與導師團隊建設。利用校內一些重點實驗平臺及相關優質實踐資源，建設涵蓋面向機械制造技術課程群的智能制造研究、智能測控技術研究、精益制造工藝研究等多個研究訓練平臺，并組建相應的校企導師指導團隊，建立基于實際生產工藝工程問題的研發與應用課程體系，學生自主選擇實踐訓練內容和建立興趣團隊。

（2）導師制。加強企業和學校的聯系，吸引企業的高級技術人員參與課程教學和實踐內容，全程實行雙導師制，包括學業導師和實踐導師。學生從課程開始可根據課程內容進入各團隊學習，即進入導師科研團隊或實驗室，學業導師指導學生進行科學研發訓練計劃，實踐導師依據實際生產工藝經驗進行輔助指導。并且，根據實際生產工藝流程和研發需要，由學業導師和實踐導師團隊及合作平臺負責指導實踐訓練，并報學院備案以便學院進行質量監控與評價。導師制不僅能夠促進學校和企業之間的交流，還可以讓學生提前適應科研環境，為以后無論是從事科研工作，還是投生企業攻堅克難奠定了良好的前期基礎。

（3）科研實踐訓練實施體系建設。科學研究訓練是培養學生科研創新素養的必經環節，貫穿于整個課程學習期間。學生經過項目創設、項目方案設計與實施、小組合作、項目匯報等環節系統化訓練，逐步提高學生的課程創新能力，有利于培養高素質、具有可持續發展潛力的創新引領人才。為了讓學生按照完整科研工作過程進行訓練，需要進行科研實踐訓練體系建設，采集階段性數據，對教學效果進行量化管理，確保科研素養訓練實施到位，利于質量監督和持續改善。

（4）質量保障與評價體系建設。從學院層面調度各方資源，建立培養模式改革的質量監控體系，階段性采集實施數據，對培養目標進行達成度分析；建立科研實踐實施項目庫，對項目實施過程進行跟蹤、反饋與持續改進；制定科研項目實施的管理規范和支持項目實施的專業培養方案，完善教學模式改革措施。

3 結語

針對筆者所在的學校機械制造技術課程群教學問題，引入“五化”教學法進行教學改革，涉及目標、課程內容、教師和平臺等內容的改革。使其更符合新時代人才培養和企業需求。

“五化”教學法需要吸引區域先進制造企業深入參與到具體教學中，以激發學生應用與研發志趣為導向，構建面向實際生產工藝需求的產學研平臺和校企教師指導團隊，采用教師引導式實踐訓練和學生自主式創新實踐相結合，強調學生自主選擇實踐訓練內容和建立興趣團隊，在實踐中成長。培養學生技能應用、創新能力等多方面能力，多渠道實踐環節全面提升學生面向實際生產工藝問題的創新能力，以期培養具有國際視野和創新精神的機械制造工藝領域創新人才。